来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和俄勒冈州立大学的科研团队合作，成功将钚原子“囚禁”在一种名为Keggin离子的微小分子笼内。这是首次实现钚原子在Keggin离子中的捕获，为研究钚的化学性质提供了新途径。

钚是一种放射性金属元素，发现于约90年前，在核能发电和太空探测等领域有广泛应用。它拥有近20种同位素，每种半衰期不同。尽管科学家已合成多种钚化合物，但对原子结构的理解仍待深化。

钚能形成合金和配位化合物，作为阳离子与其他分子结合。已知数百种钚配位结构，但涉及多金属氧酸盐的极少。多金属氧酸盐可作为金属离子的无机笼，此前仅分离出五种钚-多金属氧酸盐化合物，不足已知化合物的百分之一，显示对钚化学的了解有限。

研究人员使用Keggin离子，这是一种由钨和氧原子构建的带负电分子簇，中心为磷原子。通过特制化学溶液含六微克钚，成功将锕系金属离子结合在两个Keggin笼之间。

利用X射线晶体学、光谱学、核磁共振和X射线散射等先进工具，团队确认了钚-多金属氧酸盐复合物的稳定性并获取结构信息。比较其他金属复合物时，发现钚复合物中离子垂直排列，不同于铈、铪和钍的平行排列。

这种独特排列揭示了钚的化学行为异常，可能像“百搭牌”般不遵循简单模型。该方法有望用于分离和研究元素周期表中的其他挑战性元素。研究成果已发表于《无机化学》杂志。